Кэрол Ванесс родилась 27 июля 1952 года в Сан-Диего, штат Калифорния (San Diego, California), и в детстве и юности пела в хоре пресвитерианской церкви в Энсино (Encino). Ее профессиональная карьера началась в 1977-м на сцене оперы Сан-Франциско (San Francisco Opera) в роли жрицы в вердиевской 'Аиде' (Aida). В том же году, в Сан-Франциско, Ванесс спела Генриетту Французскую (Enrichetta di Francia) в 'Пуританах' (I puritani), и первую служанку в 'Турандот' (Turandot) на одной сцене с Лучано Паваротти (Luciano Pavarotti) и Монсеррат Кабалье (Montserrat Caball), а также Вителлию в 'Милосердии Тита'. Годом позже молодая певица пополнила свой репертуар партиями Мими (Mim) в 'Богеме' (La Bohme) и Клеопатры (Cleopatra) в генделевском 'Юлии Цезаре' (Giulio Cesare).В 1979-м Ванесс выступала в Нью-Йоркской городской опере (New York City Opera), а в 1981 и 1982 спела донну Анну в 'Дон Жуане' вместе с итальянским басом Чезаре Сьепи (Cesare Siepi) и Бланш (Blanche) в 'Диалогах кармелиток' (Dialogues of the Carmelites) с Леонтин Прайс (Leontyne Price). В том же году состоялся ее дебют в Метрополитен-Опера (Metropolitan Opera). Кэрол спела Армиду (Armida) в 'Ринальдо' (Rinaldo) Георга Фридриха Генделя (Georg Friedrich Hndel), зарекомендовав себя как опытную исполнительницу сложнейших барочных партий. В Метрополитен-Опера Ванесс пела также Вителлию и Фьордилиджи, Татьяну (Tatiana) в 'Евгении Онегине' (Eugene Onegin) и графиню Альмавива (Contessa Almaviva) в 'Свадьбе Фигаро' (Le nozze di Figaro), Электру в 'Идоменее' и Манон. С тех пор она выступала в крупнейших оперных театрах Европы (Europe), включая Ла Скала (La Scala), Венскую государственную оперу (Wiener Staatsoper), Государственную парижскую оперу (Opra National de Paris), Опера Комик (Opra-Comique) и Королевский театр в Ковент-Гардене (Theatre Royal, Covent Garden), и всегда была желанной гостьей на знаменитом Зальцбургском фестивале (Salzburg Festival).Ванесс работала с самыми известными дирижерами своего поколения, включая Бернарда Хайтинка (Bernard Haitink), Чарльза Маккераса (Charles Mackerras), Риккардо Мути (Riccardo Muti), Джеймса Ливайна (James Levine), Колина Дэвиса (Colin Davis) и Курта Мазура (Kurt Masur). Ее также называли одной из величайших исполнительниц партии Тоски (Tosca) своего времени, и в этой роли Кэрол пела на одной сцене с Лучано Паваротти, Пласидо Доминго (Placido Domingo) и Марчелло Джордани (Marcello Giordani).С 2006 года Ванесс преподает вокал в Школе музыки Джейкобс (Jacobs School of Music) при Университете Индианы в Блумингтоне (Indiana University Bloomington) и проводит мастер-классы в других учебных заведениях.